JPH0821501A - 摩擦減速装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 振動や騒音を低減した摩擦車ハイポサイクロ
イド機構を備えた摩擦減速装置を形成すること。 【構成】 ２つの環状、円板部材（１６、２０）の摩擦
内周、外周面（１４、２２）における摩擦係合部の接触
面積の拡張を山形（１８ａ、２３ａ）の凸面と谷形（１
８ｂ、２３ｂ）の凹面とから成る摩擦面接触によって達
成し、単純な摩擦内周面同志の面接触よりも伝動効率を
向上させ得る構成とし、また、凸面と凸面との間の谷形
（１８ｂ、２３ｂ）部位にスリット溝（１９、２５）を
設け、外部から同スリット溝幅を縮小せしめる方向の圧
縮力を付与する締付け手段（２６）を設け、スリット幅
の縮小に応じて２つの環状、円板部材（１６、２０）の
凹凸接触面の噛み合い部分に圧接力を高めて両面間に作
用する摩擦力の調節を行う構成とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、摩擦減速装置に関し、
特に、ハイポサイクロイド機構を大きな摩擦内周面を有
した固定要素と、その固定要素の摩擦内周面に沿って形
成された公転軌道面に摩擦係合する摩擦外周面を有し、
遊星運動変位を行う間に自転変位による減速出力を発生
する遊星要素とによって構成した構造を有する摩擦減速
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】円環形状の内歯々車と、その内歯々車に
噛合して偏心動作による遊星動作を遂行しながら自軸回
りにも回転する外歯々車とを有した遊星歯車機構はハイ
ポサイクロイド機構として周知であり、その内歯々車と
遊星動作する外歯々車との間の歯数差が小さい場合、殊
に、歯数差が「１」の場合には、外歯々車に付与される
遊星運動入力に対して同外歯々車の自転出力として大き
な減速出力を取り出すことが可能であることが知られて
いる。そして、このハイポサイクロイド機構では理論的
に高い伝動効率が得られる機構であることも広く知ら
れ、従って、産業用ロボット等の産業機器類における減
速装置として汎用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このように、ハイポサ
イクロイド減速装置は、歯車機構を構造要素として構成
されているが、歯車機構によると、内歯々車の歯に外歯
々車の歯との噛合開始や噛合状態からの離脱の繰り返し
に従って振動や騒音が発生することを回避できないと言
う問題点がある。

【０００４】また、歯数差の少ないハイポサイクロイド
機構を一般の歯車で形成した場合には、トロコイド干渉
と呼称される干渉が生じ易い。トロコイド干渉が発生し
た場合には、その歯車機構を組み立てることが不可能に
なる。他方、上記のトロコイド干渉を避けるために、ピ
ン歯車機構を用いる場合があるが、同機構の場合には、
インボリュート歯形と比較して加工が難しく、歯車精度
や製造コスト面で問題がある。

【０００５】更に、歯車機構に代えて、摩擦車機構を用
いる場合がある。すなわち、内摩擦車と外摩擦車とによ
ってハイポサイクロイド機構を構成するものであるが、
伝動機構上から摩擦力の調整が必要になり、１対の外摩
擦車の摩擦力調整は、両車間の心間距離を調節すれば良
いが、ハイポサイクロイド機構とした場合には、内摩擦
車と外摩擦車との心間距離を簡単に調節する機構を構成
することは困難であるため、実用性に乏しい問題点があ
った。

【０００６】依って、本発明の目的は、基本的には、内
摩擦車と外摩擦車とを基本的な構造要素としたハイポサ
イクロイド機構から成ると同時に両車の接触伝動に必要
な摩擦力を摩擦周面による面接触より十分に高レベルに
設定することが可能な構造を内蔵した摩擦減速装置を提
供することにある。本発明の他の目的は、摩擦車の摩擦
接触面における摩擦力の調節を簡単に遂行することがで
きる摩擦力調節手段を備えた摩擦減速装置を提供するこ
とにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、２つの固定、
可動部材に形成した摩擦面による摩擦係合部の接触面積
の拡張を山形の凸面と谷形の凹面とから成る凹凸摩擦面
同志の面接触によって達成し、単純な摩擦内周面と摩擦
外周面とによる円周面同志の面接触よりも伝動効率を向
上させ得る構成とした摩擦減速装置を構成したものであ
る。

【０００８】そして、更に、凸面と凸面との間の谷部位
にスリット溝を設け、外部から同スリット溝幅を縮小せ
しめる方向の圧縮力を付与する締付け手段を設け、スリ
ット幅の縮小に応じて２つの固定、可動部材の凹凸接触
面の噛み合い部分に圧接力を高めて両面間に作用する摩
擦力の調節を行うことができる構成とした。すなわち、
本発明によれば、第１の摩擦面を有する第１の部材と第
２の摩擦面を有する第２の部材との間に面接触による所
定速度の相対変位動作を与え、該第１、第２の部材の一
方の部材から、減速された変位動作を得る摩擦減速装置
において、前記第１の摩擦面と第２の摩擦面に前記相対
変位動作の変位方向と交叉した断面内で山と谷とから成
る凹凸面を設けて該山形凸面と谷形凹面とによって相互
面接触係合部を備え、前記第１、第２の摩擦面の夫々に
形成された前記谷の部位にスリット溝を設けると共に該
スリット溝幅方向に調整可能な圧縮力を付与して前記相
互面接触係合部の摩擦力を調整する締付け手段を備えた
ことを特徴とする摩擦減速装置を提供することにある。

【０００９】本発明によれば、更に、前記第１の摩擦面
を有する前記第１の部材は、円筒内周面に山形凸面、谷
形凹面とを連設した摩擦面とする固定環状部材からな
り、また、前記第２の摩擦面を有する前記第２の部材
は、円筒外周面に山形凸面、谷形凹面とを連設した摩擦
面とする可動円板部材からなり、かつ、前記可動円板部
材に対して前記固定環状部材の円筒内周面を公転軌道と
した遊星変位入力を付与する変位入力手段と、前記可動
円板部材の遊星変位に伴って発生する自転変位出力を減
速出力として取り出す出力手段を設け、ハイポサイクロ
イド減速機構を形成した摩擦減速装置を提供するもので
ある。

【００１０】

【作用】上述した構成によれば、第１、第２の部材の摩
擦係合面が、それぞれ、山と谷とから成る凹凸面を備
え、該山形凸面と谷形凹面とによって相互面接触係合部
を構成しているので、豊かな接触面積を介して摩擦伝動
が可能となり、伝動効率の向上を得られ、更に、摩擦力
を調整する締付け手段によって相互面接触係合部におけ
る摩擦力を調整することが可能となるので、最適な伝動
効率を有し、しかも歯車機構を用いたハイポサイクロイ
ド機構の場合に発生する振動や騒音を十分に低減するこ
とが可能な摩擦減速装置を得ることが可能となる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明を添付図面に示す実施例に基づ
いて、更に詳細に説明する。図１は、本発明に係る摩擦
減速装置の構成を示す略示縦断面図、図２は図１の２−
２矢視線から見た固定環状部材と可動円板部材との接触
状態を図示した側面図、図３は図２における３−３矢視
線から見た凹凸摩擦面の噛み合い状態を示す部分的な断
面図、図４は、図３と同様な図であって他の実施例を示
した断面図である。

【００１２】先ず、図１を参照すると、摩擦減速装置１
０は、同装置１０の筐体を形成するケーシング１２を備
え、その内部には環状に延設され、内周面を摩擦接触用
の内周面（以下、摩擦内周面１４と言う）として備えた
第１の環状部材１６が一体に形成されている。この第１
の環状部材１６の摩擦内周面１４に転動接触しながら偏
心運動することにより、公転運動を行う可動円板部材が
上記第１の環状部材１６と協動する第２の部材２０（以
下、第２の可動円板部材と言う）として設けられ、従っ
て、同可動円板部材２０は、外周面を摩擦接触用の外周
面（以下、摩擦外周面２２と言う）として備えている。
また、第２の可動円板部材２０の中心部分の一端側には
回転軸受（図示略）を内蔵したフランジ部２４を有して
いる。

【００１３】上記第２の可動円板部材２０のフランジ部
２４には駆動源である駆動モータ４０（ケーシング１２
に取着されている）の出力軸４２に直結したクランク軸
４４が結合され、同クランク軸４４が駆動モータ４０に
よって駆動されることにより回転すると、第２の可動円
板部材２０は、その外周摩擦面２２を第１の環状部材１
６の摩擦内周面１４に摩擦係合させながら、公転運動す
る遊星要素として動作する。つまり、摩擦内周面１４を
有した第１の環状部材１６に対して摩擦外周面２２を有
した第２の可動円板部材２０が公転運動をするハイポサ
イクロイド機構を構成している。

【００１４】このとき、第２の可動円板部材２０は、第
１の環状部材１６に対して摩擦面接触による遊星運動を
行う過程に自転動作を行うが、この自転運動は、駆動モ
ータ４０の出力軸４２に直結したクランク軸４４から印
加される回転入力を減速して回転出力を形成している。
そして、この第２の可動円板部材２０に発生した出力
は、例えば、周知のオルダム継手等の適宜の継手手段３
０を介してケーシング１２の回転軸受３２に回転自在に
支持された出力要素３４に伝達され、同出力要素３４か
ら減速回転出力として取り出される。

【００１５】なお、出力要素３４の回転出力は、ケーシ
ング１２と同出力要素３４との間に配設された光電検出
器や近接スイッチ等の電気的検出器等から成る非接触形
回転検出手段３５により検出され、その検出々力は、信
号線３６を介して外部に送出される構成を有し、この検
出出力をフィードバックすることにより、第１の環状部
材１６の摩擦内周面１４に対する、第２の可動円板部材
２０が有する摩擦外周面２２のスベリを補正する補正信
号として利用することができる。

【００１６】図１において、参照番号２６は後述する摩
擦力調節手段を示し、第１の環状部材１６の摩擦内周面
１４と第２の可動円板部材２０の摩擦外周面２２との摩
擦面接触係合における摩擦力を適正レベルに設定可能に
するために、例えば第２の可動円板部材２０の周縁領域
に沿って略等間隔で複数個が配設されている。ここで、
図２を参照すると、摩擦内周面１４を第１の環状部材１
６と、同摩擦内周面１４を公転軌道にして偏心運動を行
う、摩擦外周面２２を有した第２の可動円板部材２０と
を取り出し図示されている。

【００１７】第１の環状部材１６は、固定中心Ｐ１を中
心にした直径Ｄa の環状要素として形成され、他方、第
２の可動円板部材２０は、中心Ｐ２、直径Ｄb （＜Ｄ
ａ）の円板要素として形成されている。そして、第２の
可動円板部材２０の中心Ｐ２は第１の環状部材１６の中
心Ｐ１に対して偏心量“ｅ”を有している。従って、第
１の環状部材１６の内周面１４に対し、第２の可動円板
部材２０の外周面２２が摩擦面接触による公転運動を付
与されると、第２の可動円板部材２０は、摩擦面接触に
基づいて中心Ｐ２の回りに自転運動を行う。つまり、既
述のように、公転運動入力を自転運動出力に減速、変換
する。

【００１８】実際には、第１の環状部材１６の摩擦内周
面１４に対して第２の可動円板部材２０の摩擦外周面２
２は、両者の直径差（Ｄａ−Ｄｂ）、即ち、曲率差が小
さいことから、第２の可動円板部材２０の偏心動作時に
は僅かな弾性変形を生起し、故に、第１の環状部材１６
の摩擦内周面１４に面接触すると、その公転軌道方向の
面接触領域は相当に広く、大きな摩擦力を得てすべりの
ない減速作用を行う。

【００１９】第２の可動円板部材２０の自転運動出力
は、公転運動入力に対して次式（１）および（２）で示
す減速率ｉを有することは、周知である。 ｉ＝（Ｄａ−Ｄｂ）／Ｄｂ ・・・（１） ＝２ｅ／Ｄｂ ・・・（２） 然しながら、本発明は、上記減速作用に当たって、上述
した面接触領域を更に拡張せしめる構成を有している。

【００２０】すなわち、図３に明示するように、第１環
状部材１６の摩擦内周面１４には周方向に走る複数条の
山１８ａと谷１８ｂとから成る凹凸が装置軸心方向（第
１環状部材１６の軸心方向）に連設され、同様に、第２
の可動円板部材２０の摩擦外周面２２には周方向に走る
複数条の山２３ａと谷２３ｂとから成る凹凸が同円板部
材２０の軸心方向に連設されている。そして、両部材１
６、２０の凹凸は、図示の如く、相互に噛み合いような
配設されることから、摩擦面接触係合領域は、更に拡張
され、豊かな接触面積を有する構造となっている。勿
論、各山１８ａ、２３ａと谷１８ｂ、２３ｂの表面が適
正な摩擦係数を有するように比較的粗面に形成されてい
ることは言うまでもない。

【００２１】こうして、第２の可動円板部材２０は、大
きな摩擦力の基に第１の環状部材１６の摩擦内周面１４
を公転運動軌道面にして遊星運動を行って減速作用を遂
行する。しかも、更に、本発明によると、上述した摩擦
内周面１４と摩擦外周面２２とが有する山１８ａ、２３
ａと谷１８ｂ、２３ｂとから成る凹凸摩擦面において、
その谷１８ｂ、２３ｂの底部にスリット溝１８、２５が
形成されている。また、第１、第２の両部材１６、２０
の凹凸噛み合い部の面接触領域を軸心方向に圧縮力を付
与することが可能なボルトねじ２３ａ、ナット２３ｂが
設けられている。上記ボルトねじ２３ａは、第２の可動
円板部材２０を貫通するように挿着され、一端にボルト
頭を有し、他端は上記ナット２３ｂにねじ係合してい
る。このようにボルトねじ２３ａとナット２３ｂとを設
ければ、両者の締付けに従って第１、第２部材１６、２
０の凹凸噛み合い部における上記スリット溝１９、２５
の溝幅方向に圧縮力が作用するから、山と谷の摩擦接触
面領域では面接触圧力、従って摩擦力を増大させること
が可能となり、逆に、締付け力を漸減することにより、
摩擦力を低減させることが可能となる。

【００２２】すなわち、ボルトねじ２３ａとナット２３
ｂとにより摩擦力の調節手段２６を構成しているのであ
る。そして、このようなボルトねじ２３ａとナット２３
ｂとは、好ましくは、図２に明示するように、第２可動
部材２０の周縁部に周方向に略等間隔で複数個配設しす
ると、周方向の各部位で略均等な摩擦面接触係合となる
ように調節することが可能となる。

【００２３】ここで、再び図１を参照すると、減速装置
１０の内部において、第２の可動円板部材２０の周縁領
域に配置され、上記の摩擦力調節手段２６が設けられて
いる様子が図示されている。そして、この摩擦減速装置
１０は、一端に駆動モータ４０が結合されることによ
り、減速装置を内蔵し、出力部材３４から減速出力を取
り出す一種のユニット化された回転駆動装置を構成して
いるのである。

【００２４】図４は、第２の可動円板部材２０の構成と
摩擦力調節手段２６の他の実施例を示した図３と同様な
部分断面図である。同図４に示すように、第２の可動円
板部材２０は、複数の円板要素１２２を相互に同円板部
材２０の軸心方向に重ね合わせた構成とし、かつ円板要
素１２２の両面又は片面の外周域に山部１２３ａを設
け、かつ、溝底に円孔１２６を有したスリット溝１２５
が得られるように予め溝を削設した構成を有している。

【００２５】このように構成しておけば、第２の可動円
板２０の各円板要素１２２の加工が容易化されると同時
に、第１の環状部材１６、第２の可動円板部材２０の凹
凸噛み合い領域において、軸方向の圧縮力を付与して摩
擦力を調節するとき、スリット溝１２５が円孔１２６を
有することから、各山１２３ａの圧縮変位を容易化させ
得るので、摩擦力調節作用が更に簡便化される利点を有
するのである。

【００２６】また、摩擦力調節手段２６はボルトねじ２
６ａの先端に形成したねじ部２６ｃを、既述したナット
２６ｂにねじ係合させる構造に代えて端部の円板要素１
２２に形成したねじ孔２６ｄにねじ係合させる簡単な構
造としても良い。勿論、この場合にも、第２の可動円板
部材２０の周縁領域に周方向に等間隔で、図２に図示例
で８個を配置したように、複数のボルトねじ２６ａとね
じ孔２６ｄとから成る摩擦力調節手段２６を配置するこ
とが好ましい。

【００２７】

【発明の効果】叙上の実施例の説明を介して明らかなよ
うに、本発明によれば、歯車機構で構成されたハイポサ
イクロイド機構と異なり、面接触で回転伝動を行う摩擦
車を基本要素としたハイポサイクロイド機構を備えた摩
擦減速装置を構成するに当たって内周面と外周面との摩
擦面接触係合における接触面積を凹凸面の接触で構成す
るようにしたことから、大幅に面接触領域が拡張され、
従って、スベリを極力、低減させて伝動効率の向上を図
り、かつ、歯車機構と異なり、振動レベルや騒音レベル
を格段に低減させることが可能となった。

【００２８】しかも、摩擦面接触係合部位においては、
摩擦力の調節手段を備えたことにより、適正効率による
伝動を可能とするように、摩擦力の調節が可能であるこ
とから、例えば、本発明に係る摩擦減速装置を産業用ロ
ボットの関節駆動源として利用するとき、コンパクトで
高精度の回転駆動装置として用いることが可能となる。
更に、本発明による山、谷から成る凹凸面を有した摩擦
内周面や外周面は、歯車よりも切削加工が容易であるこ
とから、加工の容易性の点で有利であり、故に装置の製
造コストの低減も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る摩擦減速装置の構成を示す略示縦
断面図である。

【図２】図１の２−２矢視線から見た固定環状部材と可
動円板部材との接触状態を図示した側面図である。

【図３】図２における３−３矢視線から見た凹凸摩擦面
の噛み合い状態を示す部分的な断面図である。

【図４】図３と同様な図であって他の実施例を示した断
面図である。

【符号の説明】

１０…摩擦減速装置 １２…ケーシング １４…摩擦内周面 １６…第１の環状部材 １８ａ…山 １８ｂ…谷 １９…スリット溝 ２０…第２の可動円板部材 ２２…摩擦外周面 ２３ａ…山 ２３Ｂ…谷 ２４…クランク軸 ２５…スリット溝 ２６…摩擦力調節手段 ３４…出力部材 ４０…駆動モータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１の摩擦面を有する第１の部材と第２
   の摩擦面を有する第２の部材との間に面接触による所定
   速度の相対変位動作を与え、該第１、第２の部材の一方
   の部材から、減速された変位動作を得る摩擦減速装置に
   おいて、 前記第１の摩擦面と第２の摩擦面に前記相対変位動作の
   変位方向と交叉した断面内で山と谷とから成る凹凸面を
   設けて該山形凸面と谷形凹面とによって相互面接触係合
   部を備え、 前記第１、第２の摩擦面の夫々に形成された前記谷の部
   位にスリット溝を設けると共に該スリット溝幅方向に調
   整可能な圧縮力を付与して前記相互面接触係合部の摩擦
   力を調整する締付け手段を備えたことを特徴とする摩擦
   減速装置。
2. 【請求項２】 前記第１の摩擦面を有する前記第１の部
   材は、円筒内周面に山形凸面、谷形凹面とを連設した摩
   擦面とする固定環状部材からなり、また、前記第２の摩
   擦面を有する前記第２の部材は、円筒外周面に山形凸
   面、谷形凹面とを連設した摩擦面とする可動円板部材か
   らなり、かつ、 前記可動円板部材に対して前記固定環状部材の円筒内周
   面を公転軌道とした遊星変位入力を付与する変位入力手
   段と、 前記可動円板部材の遊星変位に伴って発生する自転変位
   出力を減速出力として取り出す出力手段を設け、ハイポ
   サイクロイド減速機構を形成した請求項１に記載した摩
   擦減速装置。